ปัญหาโลกแตกของการบัดกรีชิ้นส่วนจิ๋ว (Story)
ในฐานะเจ้าของบริษัทวิศวกรรมเล็กๆ ที่รับทำเครื่องมือ Reverse-engineering และ Fault-injection บนบอร์ด SMT (Surface Mount Technology) ผมมักจะต้องประกอบบอร์ดทีละ 10 แผ่นอยู่บ่อยๆ แม้ผมจะมีเครื่อง Pick-n-Place อัตโนมัติ แต่การตั้งค่าเครื่อง (Setup & Alignment) แต่ละครั้งมันกินเวลามาก ผมเลยมักจะจบลงที่การใช้ "แหนบ (Tweezers)" คีบวางชิ้นส่วนด้วยมือแทน ซึ่งนั่นนำมาสู่ปัญหาชวนปวดหัวครับ
ลองนึกภาพการใช้แหนบคีบตัวต้านทานและคาปาซิเตอร์ไซส์จิ๋วอย่าง 0603 หรือ 0402 เป็นร้อยๆ ตัวดูสิครับ มันทั้งเครียดและเสียเวลา ยิ่งถ้ามือสั่นเพราะกินเครื่องดื่มชูกำลัง หรือเหนื่อยจากการโต้รุ่ง งานยิ่งยากขึ้นไปอีก แค่คีบผิดมุมนิดเดียว ชิ้นส่วนก็ดีดกระเด็นหายไปแบบไร้ร่องรอย
ทางออกของเรื่องนี้คือ เครื่องดูดชิ้นส่วนระบบสุญญากาศ (Manual Vacuum Tweezers) ครับ แม้ในตลาดจะมีเครื่องระดับโปรขายแต่มันก็แพงมาก ส่วนเครื่องแบบชาร์จแบตราคาถูกก็ใช้งานได้แย่พอๆ กับการใช้แหนบ หรือแทบจะดูดไม่ขึ้นเลย
ผมเคยเห็นไอเดียเจ๋งๆ บน hackster.io และถูกใจดีไซน์ของ leumasyerrp มากๆ แต่ผมไม่อยากเสียเวลาไปทำแผ่นปริ้นท์ (PCB) ใหม่เพื่อควบคุมมอเตอร์ปั๊มและวาล์วอีกรอบ แถมดีไซน์นั้นยังปรับความแรงของการดูดไม่ได้ด้วย ผมเลยตัดสินใจเอาดีไซน์นั้นมาอัปเกรดใหม่ โดยใช้บอร์ด Arduino UNO R3 และบอร์ด MOSFET มาคุมมอเตอร์แทน และเพิ่มปุ่มปรับความแรงสุญญากาศเข้าไป ซึ่งมีประโยชน์มากๆ เวลาต้องวางชิ้นส่วนเล็กจิ๋วอย่าง 0402 ที่ไม่ต้องการแรงดูดมากเกินไป
อุปกรณ์และเครื่องมือที่ต้องใช้ (Hardware Components)
- บอร์ด Arduino UNO
- หม้อแปลงอเนกประสงค์ (Adapter) AC 110V-220V เป็น DC 12V
- สวิตช์เปิด-ปิด Rocker Switch 4 Pin (มีไฟ LED สีแดง) 16A 250V AC
- วาล์วลมไฟฟ้า (Electric Solenoid Air Valve) 12V 2 Position 2 Way (Normally Closed) ขนาด 1/4 Inch NPT
- ปั๊มสุญญากาศ (Vacuum Pump) 12V Mini Diaphragm Air Compressor
- ข้อต่อสายลม (Push to Connect Fittings) 1/4 Inch Tube OD x 1/4 Inch NPT
- โพเทนชิออมิเตอร์ (Potentiometer) 100kohm แบบหมุนทางเดียว
- สายยางใส PVC (Clear Vinyl Tubing) ขนาด ID 0.17 Inch (OD 1/4 Inch) ยาว 20 ฟุต
- แจ็คเสียบตัวเมีย 1/4 inch (Mono Input Jack) สำหรับติดแผงหน้าปัด
- กล่องอลูมิเนียม Cheval DIY Aluminum Enclosure (87 x 178 x 305 mm.) สี Slate Grey
- ข้อต่อทะลุแผง (Bulkhead Female Fittings) 1/4" OD x 1/4" NPT
- บอร์ดไดรฟ์สวิตช์ MOSFET แบบคู่ (Dual High-Power MOSFET Trigger Switch) รองรับ PWM 0-20KHz
- ด้ามจับและหัวดูดสุญญากาศ Weller Vacuum Pick & Place w/tips
- ปลั๊กรับไฟ AC ตัวผู้ 3 ขา (EC 320 C14) พร้อมสายไฟ
- สวิตช์เท้าเหยียบ (Foot Pedal Control) พร้อมปลั๊ก 1/4 inch Phono
-
ซอฟต์แวร์: Arduino IDE
-
เครื่องมือช่าง: คีมตัดแผ่นโลหะ (Sheet Metal Nibbler Tool)
หลักการทำงานของระบบ (Theory of Operation)
เมื่อเปิดเครื่อง ตัวเครื่องจะตรวจสอบตำแหน่งของลูกบิด (Potentiometer) ซึ่งทำหน้าที่เป็นวงจรแบ่งแรงดัน (Voltage dividers) ทำให้บอร์ด Arduino สามารถอ่านค่าแรงดันผ่านช่อง ADC ได้ทันที ตราบใดที่ผู้ใช้ยังไม่เหยียบสวิตช์เท้า ปั๊มสุญญากาศจะยังคงปิดอยู่เพื่อรักษาความเงียบในพื้นที่ทำงาน
เมื่อผู้ใช้เหยียบสวิตช์เท้าเพื่อดูดชิ้นส่วน SMD บอร์ด Arduino จะส่งสัญญาณไปทริกเกอร์ MOSFET ให้เปิดปั๊มสุญญากาศและเปิดวาล์วให้ลมไหลผ่าน ความแรงของแรงดูดจะถูกควบคุมโดยระบบ PWM ผ่าน MOSFET ตามระดับที่เราหมุนลูกบิดตั้งไว้
ส่วนลูกบิดตัวที่สอง มีไว้สำหรับตั้งค่าว่า "จะให้ปั๊มทำงานต่อไปอีกกี่วินาทีหลังจากปล่อยสวิตช์เท้า" ซึ่งในเฟิร์มแวร์ตอนนี้ถูกตั้งค่าหน่วงเวลา (Delay) ไว้ที่ 0 ถึง 10 วินาที ก่อนที่มอเตอร์ปั๊มจะถูกปิดครับ
บันทึกการประกอบและสร้างเคส (Construction Notes)
ก่อนลงมือเจาะเคสจริงๆ ขอแนะนำให้ลองวางทาบอุปกรณ์ (Test fit) เพื่อดูเลย์เอาต์ที่เป็นไปได้ก่อนครับ เพราะอย่างของผม เลย์เอาต์ที่คิดไว้ตอนแรก กับตอนประกอบเสร็จจริงหน้าตาต่างกันพอสมควรเลย
View more (ดูรูปขั้นตอนการวางผังและประกอบฮาร์ดแวร์)
ข้อเสนอแนะและการปรับปรุงในอนาคต (Design changes)
หัวดูด Weller tip ที่ใช้ในโปรเจกต์นี้ราคาค่อนข้างแพงครับ ถ้าย้อนเวลากลับไปได้ ผมคงจะประดิษฐ์หัวดูดใช้เองจาก "เข็มฉีดยาหยอดตะกั่วเหลว (SMD solder paste dispenser syringe)" แล้วเอาสายยางใสมาต่อตรงๆ เลย ประหยัดไปได้เยอะ
อีกจุดคือ นอกจากช่องเสียบสวิตช์เท้าด้านหลังเครื่องแล้ว ผมตั้งใจจะเพิ่มแจ็คเสียบ 1/4 นิ้วไว้ที่แผงด้านหน้าด้วย เพราะบางครั้งการเสียบสวิตช์เท้าจากด้านหน้าก็สะดวกต่อการจัดโต๊ะทำงานมากกว่าครับ
ดาวน์โหลดไฟล์โปรเจกต์ทั้งหมด (Files & Downloads)
สำหรับเพื่อนๆ ที่สนใจอยากลองทำตาม สามารถดาวน์โหลดไฟล์ 3D โมเดล, แผนผังวงจร และซอร์สโค้ดของโปรเจกต์นี้ไปลุยกันต่อได้เลยครับ:
อัปเดตไอเดียโปรเจกต์สาย Hardware & Maker
อยากประกอบเครื่องมือใช้เอง หรือกำลังหาบอร์ด Arduino และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ไปทำโปรเจกต์? แวะมาพูดคุยและหาของเล่นสาย Tech กับเราได้เลยครับ!
คำเตือน: เนื้อหานี้เป็นการสรุปและเรียบเรียงจากบทความต้นฉบับภาษาอังกฤษ ข้อมูลฉบับภาษาไทยอาจมีความคลาดเคลื่อนบางประการจากการตีความหรือย่อเนื้อหา โปรดอ้างอิงข้อมูลการเดินสายไฟจาก Schematic ของต้นฉบับ
